TÀI LIỆU CHẾ TẠO KÍNH PHẢN XẠ-CLB THIÊN VĂN NGHIỆP DƯ TP HCM

CLB Thiên văn nghiệp dư TP.HCM - HAAC Tài liệu chế tạo kính phản xạ Trang 1 www.vietastro.org TÀI LIỆU CHẾ TẠO KÍNH PHẢN XẠ I. Giới thiệu chung: 1. Giới thiệu về kính thiên văn phản xạ: Năm 1609, nhà bác học Galieo là người đầu tiên sử dụng kính thiên văn để quan sát bầu trời, và đây là cột mốc mở ra một chương mới trong lịch sử nghiên cứu khoa học của nhân loại: kính thiên văn đã mang đến một cái nhìn vượt xa trí tưởng tượng của loài người lúc đó. Thế nhưng kính thiên văn khúc xạ mà Galieo sử dụng đã vướng phải một trở ngại rất khó vượt qua trong việc chế tạo, đó là hiện tượng quang sai: độ phóng đại càng cao thì ảnh càng bị viền màu không rõ nét. Để khắc phục được nhược điểm này cần phải có phương pháp ghép các thấu kính rất phức tạp, vì thế kính thiên văn khúc xạ chất lượng có giá rất cao so với kính thiên văn phản xạ cùng thông số. Ngày nay các kính thiên văn lớn đều được chế tạo theo kiểu phản xạ, và đây cũng là kiểu kính thiên văn mà dân thiên văn nghiệp dư trên thế giới và ở Việt Nam hướng đến trong việc chế tạo để có một công cụ quan sát thật sự đáp ứng được ước mơ khám phá bầu trời. Kính thiên văn phản xạ được nhà bác học Newton giới thiệu vào năm 1668, bằng việc sử dụng gương thay cho thấu kính nó đã loại bỏ hiện tượng sắc sai do khúc xạ ở thấu kính và hình ảnh quan sát được sẽ tốt hơn nhiều. Nhưng ý nghĩa lớn nhất cho giới nghiệp dư là việc chế tạo gương cầu có thể thực hiện dễ dàng hơn nhiều với chế tạo các thấu kính, đặc biệt là có thể tự chế tạo cho mình các kính thiên văn có độ phóng đại lớn không còn phải vượt qua trở ngại sắc sai như ở kính khúc xạ nữa. Tại Việt Nam việc chế tạo kính thiên văn đã có từ rất lâu nhưng chỉ dừng lại ở mức lắp ráp các kính thiên văn khúc xạ từ các thấu kính có sẵn tìm được vì vậy chất lượng kính rất kém. Với kiểu kính phản xạ, việc chế tạo khó khăn do không có sẵn các gương cầu đáp ứng được thông số và chất lượng để làm kính. Đến năm 2006, anh Lê Quang Thủy và một số thành viên CLB Thiên Văn Nghiệp Dư TP.HCM sau quá trình nghiên cứu và h ọc tập các kinh nghiệm từ nước ngoài đã thành công trong việc mài gương cầu hoàn toàn bằng tay với các vật liệu dễ tìm thấy trong cuộc sống. Hiện nay việc mài gương và chế tạo kính thiên văn phản xạ đang là một hướng đi mới trong việc chế tạo kính thiên văn của cộng đồng yêu thiên văn Việt Nam, các kính thiên văn tự chế tạo có khả năng quan sát không thua gì những kính mua trong khi chi phí bỏ ra lại thấp hơn rất nhiều lần. Qua tài liệu này HAAC, hi vọng các bạn có thể tự chế tạo được một kính thiên văn phản xạ để thỏa ước mơ quan sát bầu trời của mình. Gương cầu các bạn có thể tự mài theo tài liệu hướng dẫn có ở diễn đàn http://vietastro.org/forum hoặc mua của CLB hoặc anh Việt tại Hà Nội CLB Thiên văn nghiệp dư TP.HCM - HAAC Tài liệu chế tạo kính phản xạ Trang 2 www.vietastro.org Giới thiệu một số kính thiên văn tự chế: Kính Herschel 235mm F/17???? Kính Messier 250mm F/8???? Khu vực Copernic Reinhold Miệng hố Tycho Sao Thổ - kính Herschel Sao Mộc Mặt trăng - kính 115mm CLB Thiên văn nghiệp dư TP.HCM - HAAC Tài liệu chế tạo kính phản xạ Trang 3 www.vietastro.org 2. Nguyên lý hoạt động: Nguyên lý hoạt động của kính phản xạ khá đơn giản: Ánh sáng từ một sao ở rất xa sẽ phản xạ trên gương cầu và hội tụ về tiêu điểm của gương. Gương chéo đặt nghiêng 45 độ trên quang trục gương sẽ hướng chùm tia hội tụ ra ngoài ống kính, qua thị kính, là một thấu kính hoặc một hệ thấu kính hội tụ có tiêu cự ngắn, đến mắt người quan sát. Kiểu kính này còn được gọi là kính Newton. Kiến thức quang học cơ bản cần biết: - Tiêu điểm và tiêu cự: Ánh sáng đơn sắc đi qua thấu kính hội tụ hoặc phản xạ từ gương cầu sẽ hội tụ tại một điểm gọi là tiêu điểm. Khoảng cách từ tiêu điểm đến gương hoặc thấu kính gọi là tiêu cự. - Độ phóng đại (hay độ bội giác) của kính thiên văn: Kính thiên văn sử dụng vật kính là thấu kính hội tụ hay gương cầu có tiêu cự dài (F) và thị kính cũng là thấu kính hội tụ nhưng có tiêu cự ngắn (f). Khi quan sát thiên thể hoặc các vật ở rất xa thì để ảnh rõ nét sẽ phải chỉnh sao cho tiêu điểm của vật kính trùng với tiêu điểm của thị kính. Có nghĩa là khoảng cách từ vật kính đến thị kính lúc này là d=F+f Độ phóng đại sẽ được tính là G= F/f CLB Thiên văn nghiệp dư TP.HCM - HAAC Tài liệu chế tạo kính phản xạ Trang 4 www.vietastro.org II. Hướng dẫn tự làm kính phản xạ: 1. Các kí hiệu và thuật ngữ: Kí hiệu: D, Φ : đường kính (đối với ống PVC thì đây là đường kính ngoài) F : tiêu cự gương f : tiêu cự thị kính. F/ : tỉ số tiêu cự, là tỉ số giữa tiêu cự với đường kính gương hoặc vật kính. Các thuật ngữ: Finder : ống ngắm mục tiêu Spider : giá đỡ gương chéo (hoặc lăng kính) Diagonal: gương chéo Focuser : bộ điều tiêu hay bộ chỉnh tiêu cự Eyepiece: thị kính Dobson : tên kiểu giá đỡ kính 2. Thông số kính: Kính phản xạ trong phần hướng dẫn này sẽ được lấy theo mẫu kính đã được làm rất nhiều trong CLB thiên văn nghiệp dư TP.HCM với các thông số chính như sau: - Gương cầu lõm có đường kính D = 115mm, tiêu cự F = 1000mm. Tì số tiêu cự là F/8.7 - Ống ngắm mục tiêu: đường kính vật kính d = 60mm CLB Thiên văn nghiệp dư TP.HCM - HAAC Tài liệu chế tạo kính phản xạ Trang 5 www.vietastro.org 3. Hướng dẫn từng bước chế tạo kính: Các thành phần chính của kính như hình vẽ sau: Hình: 01 Bao gồm: + Gương cầu :115mm tiêu cự 1000m + Hộp giữ gương: nắp bịt ống PVC Φ 140mm + Ống kính : ống PVC Φ 140mm + Gương chéo (diagonal) : Lăng kính hoặc dùng gương soi bạc phía sau đã tẩy vecni để phản chiếu + Giá đỡ gương chéo (spider) + Bộ điều tiêu (focuser): ống nước tùy loại thị kính mà chọn ống phù hợp + Thị kính: mua với giá 100k-200k với thị kính chuẩn của kính thiên văn, hoặc có thể ch ế lại từ vật kính kính hiển vi, thấu kính máy ảnh mua ở các khu chợ trời + Ống ngắm mục tiêu (finder) + Tai quay: bằng gỗ tròn + Giá đỡ kính: gỗ hoặc ống nước Trình tự chế tạo sẽ như sau, nhưng có thể linh hoạt mà làm cái nào thuận lợi trước cũng được: b1. Hộp giữ gương Æ b2. Thân ống kính Æ b3. Bộ điều tiêu + Ống ngắm mục tiêu + Giá đỡ gương chéo Æ b4. Tai đỡ ống kính + Giá đỡ kính. Trong tài liệu này, HAAC sẽ giới thiệu đến các bạn cách chế tạo từng bộ phận theo cách dễ tinh chỉnh và sửa chữa trong quá trình sử dụng, đồng thời sẽ kèm theo các mẫu đơn giản hơn do các thành viên CLB đã chế tạo. CLB Thiên văn nghiệp dư TP.HCM - HAAC Tài liệu chế tạo kính phản xạ Trang 6 www.vietastro.org 3.1 Hộp giữ gương: Công dụng của hộp giữ gương là giúp cố định gương chắc chắn, đồng thời có thể chỉnh độ nghiêng của gương theo các hướng khác nhau để chuẩn trực. Hình: 02 Khoảng cách Y tính từ đáy hộp đến mặt trên của gương rất cần thiết để làm thân ống kính, cần phải đo khoảng cách này. Hộp giữ gương làm từ các vật liệu sau: - 01 gương cầu D = 115mm - 01 nắp ống PVC Φ140 dùng để chứa toàn bộ gương và phần đỡ gương - 01 tấm phẳng làm từ tấm gỗ mỏng hoặc sắt mỏ ng hay tốt nhất là tấm nhựa PVC cán phẳng - 03 miếng băng keo 2 mặt, dài chừng 20mm dùng để dán gương vào tấm đỡ gương rất chắc chắn. - 03 bộ bulông-đai ốc-lò xo dùng để chỉnh hướng của gương CLB Thiên văn nghiệp dư TP.HCM - HAAC Tài liệu chế tạo kính phản xạ Trang 7 www.vietastro.org Các hình minh họa Hộp và gương tháo rời Hộp đã lắp hoàn chỉnh Mặt sau Mặt sau gương và tấm đỡ gương Ghi chú: - Hình minh họa khác với bản vẽ 02, có sử dụng 3 tấm nhựa nhỏ gắn thêm vào để giúp cho phần ren bắt đai ốc vào dày hơn, tránh tình trạng bị tuôn ren khi dùng lâu dài, dẫn đến không thể chỉnh hướng cho gương được. - Bên hông hộp có 3 lỗ để sau này bắt vít vào thân ống, không dùng keo dán PVC để dán chặt hộp với thân ống. CLB Thiên văn nghiệp dư TP.HCM - HAAC Tài liệu chế tạo kính phản xạ Trang 8 www.vietastro.org 3.2 Thân ống kính: Là phần quan trọng nhất, các chi tiết như hộp giữ gương, ống ngắm mục tiêu, đỡ gương chéo, bộ điều tiêu, tai quay và nắp kính sẽ được gắn trên đó. Với gương cầu có F = 1000 mm, cần mua 1m ống nhựa PVC Ф140 là đủ (cũng có thể do người bán không chịu bán lẻ 1,1m hay dài hơn một tí) Tia sáng khi phản xạ từ gương cầu sẽ phản xạ một lần nữa ở gương chéo 45 độ và được đổi hướng vuông góc với thân kính. Ở phần giới thiệu nguyên lý hoạt động chúng ta đã biết, khi quan sát thiên thể thì sẽ chỉnh cho tiêu điểm của gương trùng với tiêu điểm của thị kính, vì vậy cần tính toán để cho tiêu điểm của gương có thể nằm ngoài thân ống kính. Cách chọn vị trí tiêu điểm của gương cầu như thế nào theo hình vẽ dưới đây: Hình: 03 Ta chọn trước khoảng cách Z giữa tiêu điểm gương cầu và phía ngoài vỏ thân ống, từ 20 đến 40 mm, nếu có sử dụng webcam hoặc camera để chụp ảnh thì Z nên chọn lớn hơn vì tiêu cự tương đương của các thiết bị này rất nhỏ. B1. Có các giá trị F, Y, Z. Ta tính ra được vị trí từ đáy hộp giữ gương đến tâm của bộ điều tiêu = Y + F – 70 - Z CLB Thiên văn nghiệp dư TP.HCM - HAAC Tài liệu chế tạo kính phản xạ Trang 9 www.vietastro.org B2. Khoét một đầu ống như hình dưới: B3. Lắp tạm hộp giữ gương vừa khít vào đầu ống vừa khoét (đúng vị trí sau này ta sẽ lắp) và đánh dấu vị trí của bộ điều tiêu trên thân ống nhựa với khoảng cách đã tính ở B1. B4. Khoét lỗ ngay tại vị trí đánh dấu. Để khoét lỗ lớn, sử dụng 1 miếng sắt hoặc tuốc-vít dẹp, nung nóng để dùi một lỗ chừng Ф40. Sau đó dùng giũa tròn để sửa dạng sao cho ống Ф42 chui vào vừa chặt. Cách khoét lỗ lớn: Và ta có thân ống kính như sau: Một số lỗ đục trên thân ống để lắp ống ngắm mục tiêu và đỡ gương chéo sẽ khoan sau khi làm xong các chi tiết này. Lúc này cần sơn phía bên trong ống bằng loại sơn đen (không bóng) để ánh sáng không bị phản xạ ở thành ống làm giảm chất lượng ảnh khi quan sát CLB Thiên văn nghiệp dư TP.HCM - HAAC Tài liệu chế tạo kính phản xạ Trang 10 www.vietastro.org 3.3 Bộ điều tiêu – Focuser: Là bộ phận sử dụng nhiều nhất, có tác dụng thay đổi vị trí của thị kính sao cho ảnh thu được rõ nét nhất. Chính vì vậy, chuyển động tịnh tiến êm ái là yếu tố quan trọng nhất. Đôi khi vì cố gắng chỉnh cho nét mà hơi mạnh tay nên đối tượng quan sát lọt ra ngoài ống kính mất. Bộ điều tiêu sau được làm hầu như từ ống nhựa PVC, ngoại trừ bánh răng và thanh răng bằng nhựa có thể lấy từ đồ chơi, ổ CD/DVD máy tính đã bị hỏng. Bộ điều tiêu bao gồm 2 phần chính: - Phần cố định: làm từ ống nhựa PVC Ф42, được gắn chặt vào thân ống kính. Bên trong lòng ống sử dụng băng keo 2 mặt hoặc 1 miếng của ống nhựa để lót tạo ra ống trượt. Bên ngoài có 2 tai nhỏ để gắn bánh răng và núm quay. Nên dùng loại ống nhựa tốt vì khi bẻ 2 tai sẽ không bị gãy. - Phần tịnh tiến: làm từ ống nhựa PVC Ф34, gắn thanh răng lên đó bằng keo dán. Hình: 04 [...]... nghiệp dư TP. HCM - HAAC Tài liệu chế tạo kính phản xạ Ống ngắm mục tiêu sau khi đã lắp lên thân ống kính Và đây là một kiểu khác: (hình của thành viên: ????????????????) Trang 18 www.vietastro.org CLB Thiên văn nghiệp dư TP. HCM - HAAC Tài liệu chế tạo kính phản xạ 3.6 Giá đỡ kính: a Xác định trọng tâm thân ống kính: Trước khi làm giá đỡ kính, cần phải xác định vị trí trọng tâm của ống kính Để xác định... kính lọc mặt trời vào 3.8 Lắp ráp: Các chi tiết đã được lắp vào thân ống kính, ngoại trừ tai kính Tai kính được làm từ 2 miếng gỗ tròn nhỏ hoặc từ các đĩa CD/DVD ghép lại với nhau Tâm của tai kính trùng với trọng tâm của thân ống kính Trang 21 www.vietastro.org CLB Thiên văn nghiệp dư TP. HCM - HAAC Và sau đó đặt kính vào giá đỡ như sau: Trang 22 Tài liệu chế tạo kính phản xạ www.vietastro.org CLB Thiên. .. CLB Thiên văn nghiệp dư TP. HCM - HAAC Tài liệu chế tạo kính phản xạ Vạch chữ thập dùng để xác định vị trí của thiên thể cần quan sát, được làm từ tóc hoặc dây nhỏ Mẹo: nên dùng tóc của trẻ em vì nó khá bé Để có thể nhìn rõ thì vạch thập phải nằm đúng ngay tiêu điểm của thị kính Vạch ngắm có thể là đơn hoặc đôi Hình: 06 Các chi tiết và vị trí lắp ráp Trang 17 www.vietastro.org CLB Thiên văn nghiệp dư TP. HCM. .. CLB Thiên văn nghiệp dư TP. HCM - HAAC Tài liệu chế tạo kính phản xạ Sử dụng thêm một đoạn co nối ống Ф42 để tăng thêm diện tích tiếp xúc với thân ống kính như đoạn co nối sẫm màu được giũa uốn theo độ cong của thân ống kính Sau đó đặt bộ điều tiêu vào lỗ đã làm trên thân ống kính và dán chặt phần cố định vào thân ống kính bằng keo dán ống nước Hình của thành viên Flash Trang 13 www.vietastro.org CLB Thiên. .. điểm nhẹ và dễ làm Vật liệu chủ yếu là làm từ ván ép, các kích thước như hình vẽ sau: Hình: 07 Trang 19 www.vietastro.org CLB Thiên văn nghiệp dư TP. HCM - HAAC Tài liệu chế tạo kính phản xạ Kiểu dáng có thể khác tùy theo điều kiện và thẩm mỹ của mỗi người Có thể tham khảo trên mạng để xem và làm theo Có thể gắn thêm tay cầm và nơi giữ thị kính Một bulông M6 được bắt chặt vào đế dư i, đế tròn bên trên... hoặc xuống thấp hơn Trang 14 www.vietastro.org CLB Thiên văn nghiệp dư TP. HCM - HAAC b Kiểu giá 3 chân, dễ chỉnh hướng và vị trí của gương: Tài liệu chế tạo kính phản xạ Hình: 05 Cấu tạo: Spider gồm 2 phần, phần mang gương chéo và phần bắt và thân ống kính Phần mang gương chéo là một miếng gỗ tròn, một đầu vát 45 độ để đặt gương chéo hoặc là lăng kính Một đầu còn lại là một tấm thép mỏng để làm tấm... bên dư i như sau: Con lăn được làm từ một đoạn ống PVC rất ngắn, sử dụng bạc đạn (ổ bi) loại nhỏ và một bulông nhỏ để giữ nó Dùng dây kẽm buộc chặt bulông vào đế dư i Cũng có thể thay thế bạc đạn bằng rulô cao su nhỏ, loại này đươc tháo ra từ các đầu băng video cũ Loại dùng bạc đạn (ổ bi) Loại dùng rulô cao su Trang 20 www.vietastro.org CLB Thiên văn nghiệp dư TP. HCM - HAAC Tài liệu chế tạo kính phản. .. gương phẳng Kiểu dùng lăng kính Nếu dùng gương phẳng thì gắn bằng băng keo 2 mặt, còn lăng kính thì dùng keo dán kính dán 2 bên, tránh keo dính vào mặt dư i lăng kính Trang 15 www.vietastro.org CLB Thiên văn nghiệp dư TP. HCM - HAAC Tài liệu chế tạo kính phản xạ Cách điều chỉnh tư thế gương chéo: Bulông chính giữa dùng để quay gương chéo, khi đó nếu 3 con ốc chỉnh hướng chưa ép chặt vào gương chéo thì... 13 www.vietastro.org CLB Thiên văn nghiệp dư TP. HCM - HAAC Tài liệu chế tạo kính phản xạ 3.4 Giá đỡ gương chéo - Spider: Dùng để đỡ gương chéo, là phần có tác dụng đổi hướng ánh sáng từ gương cầu đi ra ngoài (xem thêm hình 03 trang 05) Có nhiều kiểu giá đỡ gương chéo, tùy theo khả năng và khéo léo mà làm Ở đây chúng tôi chỉ giới thiệu 2 loại, một loại đơn giản và để chế tạo Loại khác thì phức tạp hơn,...CLB Thiên văn nghiệp dư TP. HCM - HAAC Tài liệu chế tạo kính phản xạ Các bước tiến hành: a Tách thanh răng lấy từ các ổ CD/DVD hư: dùng cưa sắt nhỏ cẩn thận cưa để tách thanh răng ra khỏi thân ổ đĩa Nó rất dễ gãy vì là nhựa cứng và giòn . CLB Thiên văn nghiệp dư TP. HCM - HAAC Tài liệu chế tạo kính phản xạ Trang 1 www.vietastro.org TÀI LIỆU CHẾ TẠO KÍNH PHẢN XẠ I. Giới thiệu chung: 1. Giới thiệu về kính thiên văn phản. việc mài gương và chế tạo kính thiên văn phản xạ đang là một hướng đi mới trong việc chế tạo kính thiên văn của cộng đồng yêu thiên văn Việt Nam, các kính thiên văn tự chế tạo có khả năng quan. mài theo tài liệu hướng dẫn có ở diễn đàn http://vietastro.org/forum hoặc mua của CLB hoặc anh Việt tại Hà Nội CLB Thiên văn nghiệp dư TP. HCM - HAAC Tài liệu chế tạo kính phản xạ